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4. MATERIALES DE CONSTRUCCION

Los materiales de construcción básicos que se requieren para obras en el mar consisten en cemento, áridos, acero para armaduras, escollera, pilones de madera o de acero, abrazaderas, viguetas o secciones de madera y otros elementos menores.

El cemento es un polvo gris verdoso que se endurece a las pocas horas de ponerse en contacto con agua y que por lo tanto adquiere una mayor resistencia con el tiempo. Hay muchos tipos de cementos disponibles en el mercado y el tipo más común se conoce como cemento común de Portland. Sin embargo, el tipo más adecuado de cemento para trabajo marítimo es el cemento resistente al sulfato. El cemento normalmente viene en bolsas de papel de 50 kg.

Para fabricar un buen hormigón se deben aglomerar las piezas individuales de piedra con una pasta de cemento, a fin de producir una mezcla tan densa y poco porosa como sea posible. Por esta razón, el árido (tanto la arena como la piedra) tiene que ser duro para que el hormigón pueda ser duradero. Un árido de buena calidad se podrá aranar a duras penas con una navaja de acero. El hormigón fabricado con piedra blanda de coral no es duradero y se desintegrará con el tiempo.

Figura 52
Cemento.

Figura 52

Los áridos triturados tienen una forma angular, mientras que la gravilla de río o de playa es redondeada. Los áridos obtenidos del mar contendrán sal que es nociva para el hormigón, por lo que se deben lavar repetidamente antes de poder utilizarlos en la fabricación de hormigón. Los áridos de coral sólo se deberán utilizar en última instancia y aún en ese caso sólo si las condiciones medioambientales permiten la recogida de coral vivo.

Figura 53
Aridos.

Figura 53

La fuente más fiable de escollera para la construcción es una cantera. De la cantera normalmente se obtiene una gama completa de tamaños de piedras, y la obtención de las piezas, del tamaño adecuado depende mucho de la experiencia de la persona que realiza la colocación de explosivos, así como del grado de homogeneidad geológica del terreno. Al igual que con los áridos, la durabilidad depende de la dureza de la piedra. Como norma general, una navaja de acero sólo debería poder arañar la piedra muy ligeramente. Si la piedra se araña con facilidad, entonces la escollera de piedra no es adecuada para su utilización en rompeolas o muelles o en ningún otro tipo de estructura en contacto con el agua del mar, por lo que se deberá buscar una fuente alternativa de suministro.

La armadura se utiliza dentro de una sección de hormigón para optimizar la resistencia del hormigón. En el trabajo marítimo, el acero deberá tener una cubierta mínima de 50 mm de hormigón, a fin de impedir su corrosión por el agua del mar.

Las barras de acero suelen venir en una variedad de diámetros, que van desde un mínimo de 6 mm y hasta 32 mm. Las barras de acero normalmente se suministran por peso y los pesos (en kilogramos por metro de longitud de la barra) de los calibres que se utilizan más a menudo son:

Figura 54
Escolleras.

Figura 54

Figura 55
Armaduras de acero, barras y malla soldada.

Figura 56

6 mm de diámetro: 0,222 kg/m;
8 mm de diámetro: 0,395 kg/m;
10 mm de diámetro: 0,617 kg/m;
12 mm de diámetro: 0,888 kg/m;
14 mm de diámetro: 1,208 kg/m;
18 mm de diámetro: 1,998 kg/m;
20 mm de diámetro: 2,466 kg/m;
24 mm de diámetro: 5,551 kg/m.

La longitud de las barras está normalmente limitada a 12 m. Las armaduras también se encuentran disponibles en forma de mallas de acero soldado.

CONSEJOS PARA UNA BUENA PRACTICA EN OBRA

Al igual que un buen concinero utiliza los mejores ingredeintes frescos del mercado, si se aplican unas cuantas normas básicas en obra se conseguirá que los materiales de construcción que se emplearán permanezcan en buen estado hasta que se utilicen para las obras de construcción:

Figura 56
Almacenamiento del cemento y del acero.

Figura 56

En los trabajos de construcción marítima se utilizan a menudo pilones fabricados en acero, madera u hormigón armado (Figura 57).

Figura 57
Pilones.

Figura 57

Los pilones son necesarios en lugares en los que la tierra es muy blanda (zonas pantanosas, ciénagas o lechos enfangados de ríos), en cuyo caso se hinca un cierto número de pilones en la tierra a fin de formar una cimentación estable.

Todos los pilones deberán estar protegidos para evitar su deterioro; los pilones de acero deberán estar pintados con pinturas epóxidas especiales; los pilones de madera deberán estar tratados con aceite creosotado y los pilones de hormigón deberán ser fabricados con cemento resistente al sulfato.

También se requieren elementos de sujeción de madera a fin de mantener las secciones de madera unidas entre sí.

Según el tamaño real de las piezas de madera, se deberán utilizar pernos o tornillos como elementos de sujeción; nunca se deben utilizar clavos. Los clavos suelen romperse de repente cuando se corroen.

La Figura 58 muestra el tornillo hexagonal que debe fabricarse de acero galvanizado o, mejor aún, de latón o acero inoxidable; el tornillo hexagonal de uso industrial, fabricado también de latón o acero galvanizado; y el tornillo normal de cabeza embutida, que también lo hay en latón.

Figura 58
Elementos de sujeción.

Figura 58

¿QUE CONSTITUYE UNA BUENA MEZCLA DE HORMIGON?

Hoy día el material básico de construcción es el hormigón, y la ciencia de mezclar los varios ingredientes que componen el hormigón se llama diseño de mezclas.

Un mezcla correcta es aquella que produce un hormigón denso y fuerte, duradero y resistente a los elementos. Dicha mezcla es una receta equilibrada compuesta por cemento, áridos finos (arena), áridos bastos (piedra) y agua dulce.

Cemento. Como se ha descrito anteriormente, el cemento deberá ser cemento común de Portland o, mejor todavía, cemento resistente al sulfato, no más viejo de seis semanas.

Aridos finos. La arena deberá ser arena de playa lavada o áridos triturados procedentes de una cantera cercana. Cualquiera que sea el tipo de arena a utilizar, ésta no debe tener cantidades excesivas de sedimentos y polvo.

Aridos bastos. Los áridos de piedra no deben ser mayores de 50 mm y deben ser duros, impermeables (no porosos) y no tener cantidades excesivas de polvo. No se debe utilizar coral como árido debido a que es demasiado blando, poroso y contiene sal marina, que es nociva para las barras de acero que se utilizan como armazón.

Agua. El agua utilizada en la mezcla de hormigón debe ser agua dulce limpia libre de impurezas como sal.

PROPORCIONES DE CEMENTO Y ARIDOS

La proporción de cemento y áridos depende del grado de resistencia, impermeabilidad y durabilidad que se requiera. La experiencia ha demostrado que un hormigón tipo 1:2:4 (es decir, 1 kg de cemento por cada 2 kg de arena y 4 kg de áridos en forma de piedras) es adecuado para la construcción en general en términos de coste y de resistencia. Las mezclas utilizables más ricas en cemento que 1:2:4 como, por ejemplo, 1:1:2, son mucho más fuertes pero más caras, debido al mayor contenido de cemento.

En lugar de simplemente utilizar una mezcla más rica es por regla general más económico obtener la calidad de hormigón que se necesita mediante una cuidadosa graduación y mezcla de los áridos y el agua en una mezcla normal en la proporción de 1:2:4.

La mezcla de hormigón 1:2:4 por peso. Utilizando una bolsa normal de cemento de 50 kg como medida básica, una mezcla 1:2:4 por peso se convierte en un lote de 50 kg de cemento + 100 kg de arena + 200 kg de áridos bastos. Sin embargo, al no ser siempre posible pesar cantidades tan grandes de árido, normalmente se utiliza-una mezcla equivalente por volumen.

Mezcla equivalente por volumen. A cada bolsa de cemento de 50 kg se le deberá añadir 0,07 m3 de arena y 0.14 m3 de piedra.

Mezcla por volumen. Para mezclar los materiales anteriormente descritos se debería construir para medida una caja de madera con las dimensiones interiores de 400 mm × 400 mm × 200 mm (Figura 59). Posteriormente se deberá introducir arena y áridos bastos con la ayuda de una pala y se pasará un rasero recto sobre el extremo superior de la caja.

Figura 59
Mezcla del hormigón por volumen.

Figura 59

Cada caja nivelada contiene 0,035 m3 de arena o agregados
bastos. Por lo tanto una mezcla 1:2:4 es el equivalente a:
1 bolsa corriente de cemento de 50 kg
+
2 cajas de arena
+
4 cajas de áridos bastos

Según el tamaño de la hormigonera, la preparación de lotes o mezclas deberá obedecer a las proporciones anteriormente expuestas. Por lo tanto, si la hormigonera fuera de mayor tamaño, se deberán añadir 4 cajas de arena y 8 cajas de piedras por cada 2 bolsas de cemento.

Añadir agua

El grado de resistencia y manejabilidad del hormigón depende en gran medida de la cantidad de agua que se utilice en la mezela. Para cad tipo de mezcla diferente hay una cantidad óptima de agua que produce un hormigón de máximo grado de resistencia.

Una cantidad menor que la óptima disminuye la manejabilidad del hormigón dejándolo demasiado rígido para trabajar. Una cantidad superior a la óptima aumenta su manejabilidad (haciendo que sea más fluido) pero disminuye su resistencia y durabilidad.

La cantidad óptima de agua está en función de:

Figura 60

El método más práctico para estimar la cantidad óptima de agua que se requiere para obtener el hormigón más fuerte posible es realizar pruebas añadiendo agua poco a poco a la hormigonera y probando el hormigón como se describe a continuación.

Utilizando un trozo de placa de metal suave y delgada, se deberá construir primero un cono truncado y abierto en los extremos, como se muestra en la Figura 60a. Lo ideal sería que la costura esté soldada verticalmente a lo largo de uno de sus laterales, con dos asas soldadas en laterales opuestos y con una superficie interior muy suave. La superficie interior se deberá mantener bien lubricada para impedir que se oxide.

Cuando se haya añadido suficiente agua a la hormigonera para que el hormigón esté húmedo pero no rígido, se deberá rellenar el cono con hormigón en tres capas sucesivas y se deberá compactar a mano utilizando una barra de acero de 20 mm. Se nivelará el extremo superior con una paleta y se levantará el cono. Tan pronto como se levante el cono, el hormigón en forma de cono que se encontraba en su interior se hundirá o asentará como se muestra en la Figura 60. El asentamiento ideal a efectos prácticos es de 50 mm.

Si el hormigón no se llegara a asentar en 50 mm se le añadirá un poco más de agua y se volverá a repetir la prueba hasta que el asentamiento alcance 50 mm. Se deberá añadir agua en lotes de medio litro utilizando una lata de medir, pero no directamente por medio de una manguera. Consulte el Anexo 1 para más información sobre la manipulación y vertido del hormigón.

MADERA

La madera se corta y se trabaja a partir de árboles, que a su vez son el producto de la naturaleza y el tiempo. El hombre ha encontrado que la madera es un material económico y efectivo y continúa utilizándola en grandes cantidades. Sin embargo, las críticas dirigidas a la madera como material son una consecuencia de la mala utilización, por parte del hombre, de uno de los productos más importantes de la naturaleza. A diferencia de muchos otros materiales, especialmente aquellos que se utilizan en la construcción, la madera no se puede fabricar de acuerdo con una especificación determinada; en su lugar, se debe intentar obtener el mejor partido posible del material ya producido, aunque es posible seleccionar tipos de madera con las propiedades más convenientes.

Figura 61
Sección transversal de un tronco de árbol.

Figura 61

La durabilidad es un término que tiene significados diferentes para muchas personas: aquí se define en su sentido más amplio a fin de incluir la resistencia de la madera a los efectos nocivos del agua salada, a la corrosión de sus elementos de sujeción y al ataque de hongos e insectos.

El tronco de un árbol consta de dos secciones diferentes ; la sección interior o duramen y la sección exterior o sámago (Figura 61).

En algunas de las maderas duras, el sámago se caracteriza por la presencia de vasos o poros de gran diámetro, con sólo unas pocas fibras presentes. El diámetro de los poros en el duramen es considerablemente más pequeño y la mayor parte del material consiste en fibras. No es, por lo tanto, sorprendente que sólo el duramen, con su bajo índice de porosidad, sea adecuado para el trabajo marítimo.

Perforadores marinos

La madera que se utiliza en agua marina o salobre (salada) está sujeta al ataque de animales marinos perforadores como el teredo y algunos crustáceos. Los perforadores marinos están muy esparcidos, aunque son particularmente destructores en aguas tropicales (Figura 62). La mayor parte de las maderas no tienen un índice suficiente de resistencia a los perforadores marinos para utilizarlas sin la aplicación de un tratamiento previo. La Figura 62 muestra cómo los crustáceos y el teredo o taraza destruyen estructuras de madera.

Cuadro 1
Maderas resistentes a perforadores marinos
ContinenteFuenteNombre común
AfricaPlantaciónBilinga
AsiaPlantaciónTeca
AustraliaIndígenaIronbark
AustraliaPlantaciónEucalipto azul sureño
América del Sur yBosques pluvialesCorazón verde
América CentralBosques pluvialesLouro rojo

Figura 62
Daños a pilones de madera causados por insectos perforadores.

Figura 62

Figura 62a
Crustáceo de la madera y efecto «reloj de arena» en los pilones.

Figura 63

Figura 62b
Gusano teredo y pilón perforado internamente.

Los tipos de madera que se relacionan en el Cuadro l están generalmente reconocidos como resistentes a perforadores marinos. Algunos tipos de madera particularmente resistentes se obtienen de bosques higrofíticos tropicales que están desapareciendo a gran velocidad. Estos bosques tropicales constituyen una fuente no renovable de madera y deberían protegerse de la explotación comercial. Por esta razón, se debe dar preferencia a las especies cultivadas en plantaciones, que constituyen un recurso renovable.

Además de ser muy densas y escasamente porosas, el duramen de estas especies también segrega sustancias tóxicas que las protegen de ataques; por lo tanto, se puede utilizar sin tratamiento alguno para la construcción de pilones marinos y muelles. En cambio, el sámago de las especies antes nombradas es más poroso y no posee las segregaciones tóxicas protectoras.

Para el trabajo marítimo es aconsejable utilizar madera impregnada a presión con sustancias preservantes. Los preservantes adecuados son la creosota de brea de carbón, las soluciones de creosota y brea de hormigón y las mezclas acuosas de cobre, cromo y arsénico. La experiencia ha demostrado que la madera dura largos períodos de tiempo cuando se ha impregnado a fondo con uno de los preservantes mencionados. Por esta razón, es mejor seleccionar una madera que sea fácil de tratar y posteriormente repetir el tratamiento (por inmersión) una vez se hayan cortado las secciones y se le hayan taladrado orificios. Debido a que las condiciones ambientales y los recursos madereros varían de un lugar a otro, se debería pedir consejo a la comisión u oficina de productos forestales más cercana sobre el tipo de madera renovable más conveniente para su empleo.

Durabilidad

La durabilidad en obras marinas se define en su sentido más amplio. La resistencia a la descomposición de la mayor parte de las maderas varía, e incluso trozos cortados del mismo árbol mostrarán a menudo notables diferencias en este sentido. Los tipos de madera se han clasificado en cinco niveles en función del rendimiento de su duramen en contacto con el suelo:

Nivel de durabilidadVida aproximada en contacto con el suelo
Muy duraderaSuperior a 25 años
DuraderaDe 15 a 25 años
Medianamente duraderaDe 10 a 15 años
No duraderaDe 5 a 10 años
PerecederaInferior a 5 años

La madera en contacto directo con el mar o con agua salobre (por ejemplo, los pilones de muelles) debe estar constituida por duramen de una de las especies clasificadas como duraderas, bilinga o ironbark (Cuadro 2). La madera utilizada externamente pero no en contacto directo con el mar o con agua salobre (plataforma de los muelles) puede ser una madera duradera o medianamente duradera que previamente haya sido tratada con alguna sustancia preservante como pudiera ser el roble, castaño, pino de Oregón o pino negral.

Cuadro 2

Durabilidad de distintas maderas
Medianamente duradera (10–15 años)Duradera (15–25 años)Muy duradera superior a 25 años)
Maderas duras  
RobleTola blancaAfrormosia
SapelliFramiréTindalo
Seraya blancaCaoba1Azobe
Nogal2Roble3Corazón verde
Caoba4CastañoIroko
  Eucalipto caoba
  makoré
  Bilinga
  Teca
Maderas blandas  
 AlercePino resinoso
 Pino de OregónTejo
 Pino5Arbol de la vida
Notas :

1 Americano

2 Europeo y africano

3 Europeo

4 Africano

5 Marítimo

Obsérvese que todo el sámago es perecedero, a menos que se trate. Sólo el duramen de las especies de la última columna son naturalmente resistentes a los perforadores marinos.

La Figura 63 muestra una serie de barriles de aceite cortados a lo largo por la mitad y soldados entre sí para formar un baño alargado. Es necesario cortar primero las secciones de madera que se van a tratar al tamaño requerido y taladrar los orificios de empernado en los puntos correspondientes. La sección deberá entonces ser sumergida en un baño de creosota y brea de carbón durante por lo menos 24 horas. Después de la aplicación del tratamiento requerido se deberá dejar secar la madera antes de su manipulación.

Figura 63
Tratamiento en obra por inmersión.

Figura 63

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